塑料的组成、分类和制造

　　⒈ 塑料是可塑性的简称。其科学定义为：以合成树脂或天然树脂为基本成分，在成型加工过程中的某一阶段能流动成型或就地聚合、固化而定型，其成品状态为柔韧性或刚性固体，但又非弹性体。

　　⒊ 塑料的主要成分是树脂，占总质量的40％-100％。生产合成树脂的基本原料常称为单体，单体的性质决定了大分子物质的基本特性，所以在命名和区分塑料时，在单体名称前面加个“聚”字，就形成某种树脂或塑料的名称，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。有时直接在单体简称的后面加树脂或塑料即可，如：酚醛树脂，脲醛树脂、环氧树脂等。

　　⒋ 大多数情况下在塑料中加有添加剂，这些添加剂可以改进加工或使用性能，有时仅仅作为增量剂使用，以降造成本。常用的添加剂有：

　　⑴ 增塑剂 绝大部分合成树脂具有可塑性，为了使树脂易于塑化和赋予制品柔软性，一般在树脂中加入一些低分子物质增塑剂。增塑剂是液体或低熔点物质，与树脂有较好的混溶性。

　　⑵ 润滑剂 在塑料成型加工过程中，为了改善熔融物料的流动性，并使之不粘附在金属设备或模具上，使脱模容易所加入的添加剂称为润滑剂。

　　⑸ 填料 为降低成本，增进塑料的物理性能，如硬度、刚度及冲击强度的相对惰性的物质称为填料。最常用的填料有粘土、硅酸盐、滑石、碳酸盐等。

　　塑料可按制造过程所采用的合成树脂的性质来分类。一般可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。

　　热塑性塑料是可以多次反复加热而仍保持可塑性的合成树脂制得的塑料。热塑料性塑料加热即软化，并能成型加工，冷却即固化，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙烯等。

　　热固性塑料在成型前是可熔、可塑的，而一经成型固化后，就变成不熔不溶的了，不能进行多次成型，如酚醛塑料。

　　特种塑料具有通用塑料所不具有的特性，通常认为是用于能发挥其特性场合的塑料。广泛用于化工、电子、机械、汽车制造、航空、建筑、交通等工业。

　　通用塑料有五大品种，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及ABS。它们都是热塑性塑料。

　　聚乙烯是不透明或半透明、质轻的结晶性塑料，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达－70～－100℃），电绝缘性、化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，但不耐热。是塑料工业中产量最高的品种。

　　是由丙烯聚合而得的热塑性塑料，通常为无色、半透明固体，无臭无毒，密度为0.90-0.919克/厘米3，是最轻的通用塑料。其突出优点是具有在水中耐蒸煮的特性，耐腐蚀，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好；缺点是耐低温冲击性差，易老化，但可分别通过改性和添加助剂来加以改进。

　　是由氯乙烯聚合而得的塑料，通过加入增塑剂，其硬度可大幅度改变。它制成的硬制品以至软制品都有广泛的用途。

　　是苯乙烯的聚合物，外观透明，但有发脆的缺点，因此，通过加入聚丁二烯可制成耐冲击性聚苯乙烯（HTPS）。

　　ABS树脂是A（丙烯腈）、B（丁二烯）和S（苯乙烯）三种单体共同聚合的产物，简称ABS三元共聚物。这种塑料由于其组分在组成中比例不同，以及制造方法的差异，其性质也有很大的差别。

　　工程塑料能作为工程材料使用，具有相对密度小、化学稳定性好、电绝缘性能优越、成型加工容易、机械性能优良等特点。常用的工程塑料有：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚、聚砜等，它们都是热塑性塑料。

　　又称尼龙，包括尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、芳香族尼龙等品种，常用的是尼龙6和尼龙66。它是乳白色、半透明的结晶性塑料，具有耐热性、耐磨性，耐油性。缺点是有吸水性，其机械性质随吸湿的程度有很大变化，而且制品的尺寸也改变。

　　是透明、强度高、具有耐热性的塑料。尤其是冲击强度大，在塑料中属于佼佼者，而且抗蠕变性能好，甚至在120℃下仍保持其强度。因此，作为工业用塑料而被广泛应用。但耐化学药品性稍低，不耐碱、强酸和芳香烃。

　　是乳白色不透明的塑料，抗磨性、回弹性及耐热性等性能优良。通过注塑法广泛用于制造机械部件，还可以做弹簧，是典型的工程塑料。

　　常用的聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯（PET），它是由对苯二甲酸与乙二醇进行缩聚反应制得的，也是生产涤纶纤维的原料。这种聚酯具有耐热性和良好的耐磨性，有一定强度和优良的不透气性。制成的双向拉伸薄膜广泛用于录音带、电影及照相软片等。双向拉伸吹塑制品的瓶子，由于透明及二氧化碳不易透明，常用作碳酸饮料的容器。

　　聚苯醚是本世纪60年代发展起来的高强度工程塑料，它有很高的机械强度和抗蠕变性能；电性能优异，耐高温，且在很宽的温度范围内，尺寸稳定，机械性能和电性能变化很小；吸湿很小，耐水蒸汽蒸煮。广泛应用在电子、电器部件、医疗器具、照相机和办公器具等方面。

　　聚砜是60年代中期出现的一种热塑性高强度工程塑料。聚砜的特点是耐温性好，介电性能优良，耐辐照。在水和湿气或190℃的环境下，仍保持高的介电性能。由于这些独特的性能，它可以用来制作汽车、飞机等要求耐热而有刚性的机械零件，也被用来作尺寸精密的耐热和性能稳定的电器零件，如线圈骨架、电位器部件等。

　　常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。

　　俗称胶木或电木，是历史上最长的塑料品种之一，外观呈黄褐色或黑色，是热固性塑料的典型代表。根据所用填充材料的不同，成品性能也有所不同，酚醛树脂作为成型材料，主要用在需要耐热性的领域，但也作为粘接剂用于胶合板、砂轮和刹车片。

　　脲醛树脂是可用作模压料、粘接剂等的无色塑料，由尿素和甲醛制备。脲醛树脂模压料添加有纤维素。而且硬度、机械强度优良。但有发脆、具有吸水性、尺寸稳定性不良的缺点，甚至静置也往往产生裂纹。脲醛树脂可制造餐具、瓶盖等日用品和机械零部件，还可做粘接剂。

　　又称蜜胺－甲醛树脂，这种塑料弥补了脲醛树脂不耐水的缺点，但价格比脲醛树脂高。由于它无色透明，成型色彩鲜艳，又具有耐热性、表面硬度大、机械特性、电学性能良好、耐水性、耐溶剂性和耐化学药剂性优越，所以可用于餐具、各种日用品（包括家具）、工业用品的领域。

　　不饱和聚酯树脂是具有不同粘度的淡黄或琥珀色的透明液体。因为不饱和聚酯树脂强度不高，故常加入玻璃纤维等增强材料使用，产品俗称玻璃钢。不饱和聚酯树脂固化前呈液体状，而且不加压也可成型，甚至可在常温下固化，因而可用各种加工方法加工成制品。

　　环氧树脂是用固化剂固化的热固性塑料。它的粘接性极好，电学性质、机械性质良好。环氧树脂主要用作金属防蚀涂料和粘接剂，常用于印刷线路板和电子元件的封铸。

　　与前述的各树脂不同，主要成分不是碳，而是硅，因此价格高。但有机硅树脂耐热180℃，经特殊处理可耐500℃，耐寒性良好，物理性质不随温度变化，是一种耐化学药品性、耐水性和耐候性优良的热固性塑料，是生产电子工业元器件的材料。

　　聚氨酯品种很多，可制成轻质热塑性弹性体、硬质泡沫塑料。软质泡沫塑料的密度为0.015～0.15克/厘米3。硬质泡沫塑料可制成各种型式，主要用途是在温度低，要求绝缘性能好，如低温运输车辆作保冷层，还可用于建材，家具等。聚氨酯弹性体是一种合成橡胶，具有优异的性能。

　　俗称有机玻璃，是无色透明（透光率大于92％）具有耐光性的塑料。容易着色，表面硬度大，机械强度也高，长时间暴露于室外，也不会像其他塑料那样变成黄色，但冲击强度不足。主要用于光学仪器、灯具，可以代替普通玻璃使用。

　　氟树脂是分子结构中含氟原子塑料的总称。代表物为聚四氟乙烯。具有优异的耐热性（260℃）、耐冷性（－260℃）、摩擦系数低、自润滑性很好，有极好的耐化学药品性，能在王水中煮沸，有塑料王之美称。但不能用通常的加工方法加工，价格高。氟塑料主要用作防腐、耐热、绝缘、耐磨、自润滑材料，还可用作医用材料。

　　绝大多数塑料制造的第一步是合成树脂的生产，然后根据需要，将树脂（有时加入一定量的添加剂）进一步加工成塑料制品。有少数品种（如有机玻璃）其树脂的合成和塑料的成型是同时进行的。

　　合成树脂为高分子化合物，是由低分子原料――单体（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通过聚合反应结合成大分子而生产的。工业上常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液合4种。

　　是单体在引发剂或热、光、辐射的作用下，不加其他介质进行的聚合过程。特点是：产品纯洁，不需复杂的分离、提纯，操作较简单，生产设备利用率高。可以直接生产管材、板材等制品，故又称块状聚合。缺点是物料粘度随着聚和反应的进行而不断增加，混合和传热困难，反应器温度不易控制。常用于聚甲基丙烯酸甲酯（俗称有机玻璃）、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等树脂的生产。

　　指单体在机械搅拌或振荡和分散剂的作用下，分散成液滴，通常悬浮于水中进行的聚合过程，故又称珠状聚合。特点是：反应器内有大量水，物料粘度低，容易传热和控制；聚合后只需经过简单的分离、洗涤、干燥等工序，即得树脂产品，可直接用于成型加工；产品较纯净、均匀。缺点是反应器生产能力和产品纯度不及本体聚合法，而且，不能采用连续法进行生产。悬浮聚合在工业上应用很广，75％的聚氯乙烯树脂采用悬浮聚合法，聚苯乙烯也主要采用悬浮聚合法生产。

　　指借助乳化剂的作用，在机械搅拌或振荡下，单体在水中形成乳液而进行的聚合。乳液聚合反应产物为胶乳，可直接应用，也可以把胶乳破坏，经洗涤、干燥等后处理工序，得粉状或针状聚合物。乳液聚合可以在较高的反应速度下，获得较高分子量的聚合物，物料的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，残留单体容易除去。缺点是聚合过程中加入的乳化剂等影响制品性能。为得到固体聚合物，需经过凝聚、分离、洗涤等工艺过程。反应器的生产能力比本体聚合法低。

　　是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。形成的聚合物有时溶于溶剂，属于典型的溶液聚合，产品可做涂料或胶粘剂。如果聚合物不溶于溶剂，称为沉淀聚合或淤浆聚合，如生产固体聚合物需经沉淀、过滤、洗涤、干燥才成为成品。在溶液聚合中，生产操作和反应温度都易于控制，但都需要回收溶剂。溶液聚合可采用连续法和间歇法，大规模生产常采用连续法，如聚丙烯等。

　　塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成塑料制品的过程。加工方法（通常称为塑料的一次加工）包括压塑、挤塑、注塑、吹塑、压延等。

　　压塑也称模压成型或压制成型，压塑主要用于酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等热固性塑料的成型。

　　挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也用于热固性塑料的成型、泡沫塑料的成型。

　　挤塑的优点是可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化、连续化生产；缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工，制品尺寸容易产生偏差。

　　注塑又称注射成型，是使用注塑机将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较困难等。

　　吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等。

　　压延是将树脂和各种添加剂经预期处理（捏合、过滤等）后，通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材，随后从压延机辊筒上剥离下来，再经冷却定型的一种成型方法。压延主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。